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1、,6.2锰、硅、铬的氧化反应,6.2.1锰,6.2.1.1锰氧化的热力学,溶解于金属液中的锰很容易被氧化,反应式为: Mn+1/2O2=(MnO) G=-361495+111.63T Jmol-1 Mn+(FeO)=(MnO)+Fe G=-123307+56.48T Jmol-1 Mn+O=(MnO) G=-244316+106.84T Jmol-1,Mn+(FeO)=(MnO)+Fe 可见,降低温度(增大平衡常数K),提高熔渣的氧化能力及降低MnO (降低碱度),可促使钢液中锰氧化。,6.2.1.2锰的还原,锰的氧化产物是碱性氧化物,吹炼后期炉温升高后,发生(MnO)被还原的吸热反应,即:(
2、MnO)+C=Mn+CO或(MnO)+Fe=(FeO)+Mn。吹炼终了钢中锰含量也称为残锰或余锰。 影响残锰量的因素有: (1)炉温高平衡利于(MnO)的还原,残锰含量高。 (2)碱度升高,可提高自由(MnO)浓度,残锰量增高。 (3)降低熔渣中(FeO)含量,可提高残锰含量。因此钢中碳含量高、减少后吹、降低平均枪位,残锰含量都会增高。,6.2.2硅 6.2.2.1硅氧化的热力学,吹炼开始首先是Fe、Si被大量氧化,并放出热量,反应式为: Si+O2=(SiO2) G=-824470+219.42T Jmol-1 Si+2(FeO)=(SiO2)+2Fe G=-386769+202.3T Jm
3、ol-1,Si+2(FeO)=(SiO2)+2Fe 可见,降低温度(增大平衡常数),提高熔渣的氧化能力及降低(提高碱度),可促使钢液中硅氧化。,6.2.2.2碱性操作条件下硅还原的可能性,碱性操作时,熔渣R3.0,渣中存在着大量自由状态的(CaO), (SiO2)是酸性氧化物,全部与CaO等碱性氧化物形成类似(2CaO SiO2)的复杂氧化物,渣中二氧化硅呈结合状态。熔渣分子理论认为,只有自由氧化物才有反应能力,因此在吹炼后期温度升高,(SiO2)也不会被还原,钢中硅含量为“痕迹”。 可见碱性操作条件下,硅的氧化反应非常彻底。,6.2.3铬 6.2.3.1铬的氧化,在碱性炼钢过程中,铬氧化成C
4、r2O3。 2Cr+3(FeO)=(Cr2O3)+3Fe 铬在酸性条件下氧化的比较完全,在碱度大于2的碱性渣下,反应的平衡常数很低,这相当于大量从渣中还原进入钢液中。铬氧化的热效应较大,故提高温度不利于铬的氧化。,6.2.3.2铬的还原,炉料中的铬在低温下,能大量氧化进入渣中,但在高温下又能为钢液中的C所还原,进入钢液中。实际上铬和碳时同时氧化的,只不过随着温度的提高它们的氧化程度有相反的变化。因此,铬与碳就出现了选择性氧化的特点。在二者氧势线交点温度以上,铬先于碳氧化;而在交点温度以上,碳可先于铬氧化,即抑制了碳的氧化。,“去碳保铬”的热力学条件: (1)“去碳保铬”的最低温度是钢液中Cr与
5、C氧化的转化温度。提高熔池温度,K值增大(吸热反应),从而使WC降低。向熔池吹氧,能迅速提高炉温。使用矿石氧化,则不能达到提温的目的。因为矿石脱碳是吸热反应。 (2)降低PCO可在WCr不变时,降低WC 。采用真空冶炼或吹入氩氧混合气体的减压操作,不仅降低PCO ,而且可使CO气泡易形成,以加强脱碳。 (3)提高C的活度系数,亦能降低WC 。 (4)由于钢液的含铬量越高,对应的平衡WC也越高。因此为使含铬量高的钢液有较低的WC ,需要采用更高的真空度和适当高的温度,因为仅靠过高的温度会对炉衬损害大。,例题计算成分为WCr =12%、 WNi =9%及WC =0.35%的金属炉料,在电炉内冶炼不锈钢时,“去碳保铬”的最低温度。(fCr=0.904,fC=0.740) 解: “去碳保铬”的最低温度,由反应 当 时,T=934706/512.81=1823K(1550)。,
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